zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật: Chương 6 - TS. Huỳnh Phước Hiển

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhiệt động lực học kỹ thuật" Chương 6 cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Các quan hệ cơ bản của dòng lưu động; ống tăng tốc; quá trình tiết lưu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật: Chương 6 - TS. Huỳnh Phước Hiển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP. HCM ⁕-⁕-⁕ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT THERMODYNAMICS TS. HUỲNH PHƯỚC HIỂN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH – KHOA CƠ KHÍ 1
NỘI DUNG CHÍNH 6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG 6.1.1 Khái niệm 6.1.2 Các quan hệ cơ bản của dòng lưu động 6.1.3 Ống tăng tốc 6.2 QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU (THAM KHẢO TẠI MỤC 6.2, TRANG 189, GT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT) THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 2
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.1 Khái niệm  Lưu động đơn giản là sự chuyển động của dòng môi chất.  Các giả thuyết khi tính toán quá trình lưu động:  Quá trình lưu động là đoạn nhiệt.  Tốc độ của chất môi giới trên mọi điểm trên cùng tiết diện ngang của ống điều bằng nhau.  Điều kiện lưu động liên tục và ổn định. 𝛚 𝐢. 𝐟 𝐢 𝐆ሶ = = 𝛚 𝐢 . 𝐟 𝐢 . 𝛒 𝐢 = 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭 𝐯𝐢 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 3
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.2 Các quan hệ cơ bản của dòng lưu động  6.1.2a Quan hệ giữa áp suất và tốc độ của dòng  6.1.2b Quan hệ giữa hình dạng ống với tốc độ và các thông số trạng thái.  Quan hệ giữa hình dạng ống với tốc độ  Quan hệ giữa hình dạng ống với các thông số trạng thai  6.1.2c Quan hệ giữa tốc độ và mật độ dòng THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 4
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.2a Quan hệ giữa áp suất và tốc độ của dòng 𝐩 𝟏, 𝐯 𝟏, 𝐓 𝟏 𝐩 𝟐, 𝐯 𝟐, 𝐓 𝟐 𝐢 𝟏, 𝐬 𝟏, 𝛚 𝟏 𝐢 𝟐, 𝐬 𝟐, 𝛚 𝟐 𝝎𝟐− 𝝎𝟐 𝟏 𝟐 𝐰 𝐤𝐭 = 𝐪 + 𝐢 𝟏 − 𝐢 𝟐 + + 𝐠. 𝐳 𝟏 − 𝐳 𝟐 𝟐 −𝐝(𝛚 𝟐 ) 𝛚𝐝𝛚 = −𝐯. 𝐝𝐩 𝝎𝟐 − 𝝎𝟐 𝐝𝐢 = 𝟏 𝟐 𝟐 𝐢𝟐− 𝐢𝟏 = 𝟐 𝐝𝐢 = 𝐯. 𝐝𝐩 Khi TỐC ĐỘ của dòng môi chất TĂNG thì ÁP SUẤT sẽ GIẢM và NGƯỢC LẠI THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 5
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.2b Quan hệ giữa hình dạng ống với tốc độ và các thông số trạng thái  Âm thanh: âm thanh được tạo ra trên cơ sở chuyển động dao động của không khí, dẫn đến sự thay đổi áp suất tác dụng lên màn nhĩ của tai.  Tốc độ âm thanh: 𝐝𝐩  Theo khí động học: 𝐚 = 𝐝𝛒  Nếu môi chất thực hiện quá trình lưu động đoạn nhiệt (pvk = const): 𝐤𝐩 𝐚= = 𝐤𝐩𝐯 = 𝐤. 𝐑. 𝐓 𝛒  Không khí ở điều kiện chuẩn: a  340 m/s, (k = 1,4; t = 25oC, p = 1bar)  Tiêu chuẩn Mach: M > 1: Lưu động trên âm 𝛚 𝐌= 𝐚 M < 1: Lưu động dưới âm THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 6
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.2b Quan hệ giữa hình dạng ống với tốc độ và các thông số trạng thái  a) Quan hệ giữa hình dạng ống và tốc độ 𝐝𝐩 𝟐 𝐝𝛚 𝛚𝐝𝛚 = −𝐯. 𝐝𝐩 = −𝐤. 𝐌 . 𝐩 𝛚 𝐝𝐩 𝐝𝐯 𝐝𝐟 𝐝𝛚 𝐩. 𝐯 𝐤 = 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭 = −𝐤. 𝟐 = (𝐌 − 𝟏). 𝐩 𝐯 𝐟 𝛚 𝐝𝐟 𝐝𝐯 𝐝𝛚 𝐆. 𝐯 = 𝐟. 𝛚 − + = 𝟎 𝐟 𝐯 𝛚 M1 ỐNG TĂNG ÁP ỐNG TĂNG TỐC THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 7
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.2b Quan hệ giữa hình dạng ống với tốc độ và các thông số trạng thái  b) Quan hệ giữa hình dạng ống với các thông số trạng thái  Quan hệ giữa hình dạng ống với áp suất 𝐝𝐟 𝐌 𝟐 − 𝟏 𝐝𝐩 = −[ ]. 𝐟 𝐤. 𝐌 𝟐 𝐩  Quan hệ giữa hình dạng ống với thể tích riêng 𝐝𝐟 𝐌 𝟐 − 𝟏 𝐝𝐯 = −[ ]. 𝐟 𝐌𝟐 𝐯  Quan hệ giữa hình dạng ống với nhiệt độ 𝐝𝐟 𝐌𝟐− 𝟏 𝐝𝐓 = −[ ]. 𝐟 (𝐤 − 𝟏). 𝐌 𝟐 𝐓  Quan hệ giữa hình dạng ống với mật độ dòng 𝐝𝛒 𝐝𝛚 = −𝐌 𝟐 . 𝛒 𝛚 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 8
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc (Nozzels) Tăng tốc độ của dòng môi chất để phục vụ cho các mục đích khác nhau Ống tăng tốc nhỏ dần Ống tăng tốc Laval Ống tăng tốc nhỏ dần (Nozzle) trong động cơ phản lực (Jet engine) THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 9
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG 𝐟𝟏 𝐟𝟐  6.1.3 Ống tăng tốc 𝛚𝟏 𝛚𝟐 < 𝐚  6.1.3a Ống tăng tốc nhỏ dần  Tại đầu ra của ống, giá trị M < 1  Xác định tốc độ dòng môi chất ra khỏi ống: 𝛚𝟐 = 𝟐. 𝐢 𝟏 − 𝐢 𝟐 + 𝛚 𝟐 𝟏 nếu ω1
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc  6.1.3a Ống tăng tốc nhỏ dần 𝐟𝟏 𝐟𝟐  Trạng thái tới hạn: 𝐩 𝟐 = 𝐩 𝐭𝐡 𝛚𝟏 𝛚 𝟐 = 𝛚 𝐭𝐡 = 𝐚 𝐩𝟏 𝐩 𝟐 = 𝐩 𝐭𝐡 𝛃 = 𝐩 𝐭𝐡 /𝐩 𝟏 tỷ số áp suất ở trạng thái tới hạn 𝟐. 𝐤 𝐤−𝟏 𝛚𝟐 = . 𝐩 𝐯 . (𝟏 − 𝛃 𝐤 ) = 𝐚= 𝐩 𝐭𝐡 . 𝐯 𝐭𝐡 . 𝐤 Loại môi chất 𝛃 𝐤− 𝟏 𝟏 𝟏 Khí lý tưởng đơn nguyên 0,484 tử 𝐤 𝟐 𝐤−𝟏 Khí lý tưởng lưỡng nguyên 0,528 𝐩 𝟏 . 𝐯 𝟏 𝐤 = 𝐩 𝐭𝐡 . 𝐯 𝐭𝐡 𝐤 𝛃= tử 𝐤+ 𝟏 Khí lý tưởng đa nguyên tử 0,546 𝐩𝟐 và hơi quá nhiệt Cần phải so sánh với  để xác 𝐩𝟏 Hơi bão hòa 0,577 định chế độ làm việc của ống 𝛃 chỉ có giá trị khoảng 0,5  giảm p2 hơn nữa phải sử dụng thiết bị khác THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 11
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc  6.1.3a Ống tăng tốc nhỏ dần 𝐟𝟏 𝐟𝟐  Trạng thái tới hạn: 𝐩 𝟐 = 𝐩 𝐭𝐡 𝛚𝟏 𝛚 𝟐 = 𝛚 𝐭𝐡 = 𝐚 𝐩𝟏 𝐩 𝟐 = 𝐩 𝐭𝐡  Tốc độ và lưu lượng tại trạng thái tới hạn Đối với chất thuần khiết 𝟐. (𝐢 𝟏 − 𝐢 𝐭𝐡 ). 𝐟 𝟐 𝛚 𝐭𝐡 = 𝟐. (𝐢 𝟏 − 𝐢 𝐭𝐡 ) 𝐆 𝐦𝐚𝐱 = 𝐯𝟐 Đối với khí lý tưởng 𝐤 𝐤−𝟏 𝟐.𝐤 𝟐 𝐤−𝟏 𝛚 𝐭𝐡 = . 𝐩 𝟏 𝐯 𝟏 . (𝟏 − 𝛃 𝐤 ) với 𝛃 = 𝐤−𝟏 𝐤+𝟏 𝟐 𝟐. 𝐤 𝟐𝐤 𝐩 𝟏 𝟐 𝐤−𝟏 𝛚 𝐭𝐡 = . 𝐩 𝐯 𝐆 = 𝐟𝟐 . 𝐤− 𝟏 𝟏 𝟏 𝐦𝐚𝐱 𝐤 + 𝟏 𝐯𝟏 𝐤 + 𝟏 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 12
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc  6.1.3a Ống tăng tốc nhỏ dần  Khảo sát ống tăng tốc nhỏ dần theo áp suất của môi trường sau ống 𝐩𝟏 𝐩𝟐 𝐩′ 𝟐 : áp suất môi trường sau ống 𝐩′ 𝟐 > 𝐩 𝐭𝐡 Ống tăng tốc nhỏ dần p2 = p’2 Môi chất giản nở từ p1 đến Môi chất giản nở từ pth đến p’2 𝐩′ 𝟐 < 𝐩 𝐭𝐡 pth bên trong ống bên ngoài ống Môi chất giản nở từ p1 đến 𝐩′ 𝟐 = 𝐩 𝐭𝐡 pth bên trong ống THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 13
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc  6.1.3b Ống Laval  Tăng tốc cho dòng môi chất đạt vận tốc trên âm  Cấu tạo gồm hai phần:  Phần có tiết diện nhỏ dần.  Phần có tiết diện lớn dần. THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 14
6.1 QUÁ TRÌNH LƯU ĐỘNG  6.1.3 Ống tăng tốc  = 812o  6.1.3b Ống Laval f2  Tính toán ống tăng tốc Laval  Các thông số đầu vào: p1, v1, G, p2  Các thông số cần xác định: l, f2 l Đối với khí lý tưởng: Đối với chất thuần khiết: 𝐤+𝟏 𝐆. 𝐯 𝟐 𝟐𝐤 𝐩 𝟏 𝟐 𝐤 𝐟𝟐 = 𝐆 = 𝐟 𝐦𝐢𝐧 . 𝟐. (𝐢 𝟏 − 𝐢 𝟐 ) 𝐤+ 𝟏 𝐯𝟏 𝐤 + 𝟏 Với: 𝐝𝟐− 𝐝 𝐦𝐢𝐧 𝟐 𝐤+𝟏 𝐥= 𝛀 𝟐𝐤 𝐩 𝟏 𝐩𝟐 𝐤 𝐩𝟐 𝐤 𝟐. 𝐭𝐠( 𝟐 ) 𝐆 = 𝐟𝟐 . ( − ⟹ 𝐟𝟐 𝐤 − 𝟏 𝐯𝟏 𝐩𝟏 𝐩𝟏 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 15
6.2 QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU (THROTTLING PROCESS)  Tiết lưu là quá trình dòng chất môi giới đi qua một tiết diện bị co hẹp đột ngột  Tính chất của quá trình tiết lưu  Đoạn nhiệt không thuận nghịch  Từ định luật nhiệt động thứ nhất ω2 − ω1 2 2 i1 − i2 = 2  Nếu không tính đến thay đổi về động năng i1 = i2  Theo hiệu ứng Joule – Thomson dTi = αidpi 𝝏𝒗 𝒅𝒊 = 𝒄 𝒑 𝒅𝑻 = 𝑻 − 𝝊 𝒅𝒑 = 𝟎 𝝏𝑻 𝒑 𝝏𝒗 𝑻 − 𝒗 𝝏𝑻 𝝏𝑻 𝒑 𝜶𝒊 = = 𝝏𝒑 𝒊 𝒄𝒑 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 16
6.2 QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU (THROTTLING PROCESS)  Tiết lưu là quá trình dòng chất môi giới đi qua một tiết diện bị co hẹp đột ngột 𝝏𝒗  𝑻 − 𝒗 > 𝟎 → Nhiệt độ của chất môi giới qua tiết lưu giảm 𝝏𝑻 𝒑 𝝏𝒗  𝑻 − 𝒗 = 𝟎 → Nhiệt độ của chất môi giới qua tiết lưu không đổi 𝝏𝑻 𝒑 𝝏𝒗  𝑻 − 𝒗 < 𝟎 → Nhiệt độ của chất môi giới qua tiết lưu tăng 𝝏𝑻 𝒑 THERMODYNAMICS – CHAPTER 6 H.P.Hien (Dr.Eng.) 17

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2435 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.